（14分）碳和氮的许多化合物在工农业生产和生活中有重要的作用。（1）用CO2 和H2 合成...

（14分）碳和氮的许多化合物在工农业生产和生活中有重要的作用。

（1）用CO₂ 和H₂ 合成CH₃OH具有重要意义，既可以解决环境问题，还可解决能源危机。已知： + =  + 2 △H = －725.5 kJ·mol^－1

2H₂ (g)+O₂(g) = 2H₂O(l)  △H = －565.6 kJ·mol^－1 ，

请写出工业上用CO₂ 和H₂ 合成CH₃OH(l)的热化学方程式：________；

（2）一种新型燃料电池，一极通入空气，一极通入CH₃OH(g)，电解质是掺杂氧化钇（Y₂O₃）的氧化锆（ZrO₂）晶体，在熔融状态下能传导O^2－。则在该熔融电解质中，O^2－向________（ 填“正”或“负”)极移动，电池负极电极反应为：________　　 ；

（3）如图是一个电化学装置示意图。用CH₃OH－空气燃料电池做此装置的电源。如果A是铂电极，B是石墨电极，C是 CuSO₄ 溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入8 g CuO固体后恰好可使溶液恢复到电解前的浓度和pH．则电解过程中收集到标准状况下的气体体积为________；

（4）常温下0.01 mol·L^－1 的氨水中 = 1×10^{－ 6} ，则该溶液的pH为____，溶液中的溶质电离出的阳离子浓度约为________；将 pH = 4的盐酸溶液V₁ L与 0.01 mol·L^－1 氨水V₂ L混合，若混合溶液pH = 7，则V₁ 和V₂ 的关系为：V₁ ________ V₂ （填“>”、“<”或“=”）。

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碳和氮的许多化合物在工农业生产和生活中有重要的作用。

（1）工业上生产硝酸所需要的一氧化氮常用氨气来制备，该反应的化学方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。

（2）以CO2与NH3为原料可合成化肥尿素[化学式为CO(NH2)2]。已知：

①2NH3(g)+CO2(g)=NH2CO2 NH4(s)　　 　 △H=-l59.5 kJ·mol-1

②NH2CO2NH4(s)=CO(NH2)2(s)+H2O(g)　 △H=+116.5 kJ·mol-1

③H2O（1）=H2O(g)　 　　　　　　　　　　　　　 △H=+44.0kJ·mol-1

写出CO2与NH3合成尿素和液态水的热化学反应方程式　　　　　　　　　　　　

（3）以氨气代替氢气研发氨燃料电池是当前科研的一个热点，已知氨燃料电池使用的电解质溶液是2mol·L-1的KOH溶液，电池反应为：4NH3+3O2=2N2+6H2O。该电池负极的电极反应式为　　　　　　　　　　 ；每消耗3．4g NH3转移的电子数为　　　　　　　　　　 (阿伏加德罗常数的值用NA表示)。

（4）用活性炭还原法可以处理氮氧化物。某研究小组向某密闭容器加入一定量的活性炭和NO，发生反应C(s)+2NO(g)N2(g)+CO2(g)　 △H=Q kJ·mol-1。

在T1℃时，反应进行到不同时间测得各物质的浓度如下：

①T1℃时，该反应的平衡常数K= 　　　　 ；

②30min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡，根据上表中的数据判断改变的条件可能是　 　　 　 (填字母编号)。

a．加入一定量的活性炭 　　　 b．通人一定量的NO

c．适当缩小容器的体积　　　　 d．加入合适的催化剂

③若30min后升高温度至T2℃，达到平衡时，容器中NO、N2、CO2的浓度之比为5：3：3，则Q 　　 0(填“>”或“<”)。　

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碳及其化合物在工农业生产和日常生活中有广泛的应用，对其研究具有重要意义。

回答下列问题：

（1）利用活性炭的___作用可去除水中的悬浮杂质。

（2）炭黑可以活化氧分子得到活化氧(O*)，活化氧可以快速将SO2氧化为SO3，其活化过程中的能量变化如图所示：

活化过程中有水时的活化能降低了___eV。在酸雨的形成过程中，炭黑起：___作用。

（3）已知：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　 ∆H，经测定不同温度下该反应的浓度平衡常数如下：

①该反应的△H___0(填“>”或“<")；250℃时，某时刻测得反应体系中c(CO)=0.4mol·L-1、c(H2)=0.4mol·L-1、c(CH3OH)=0.8mol·L-1，则此时v正__v逆(填“>”、“=”或“<”)。.

②某温度下，在2L刚性容器中，充入0.8molCO和1.6molH2，压强为p，tmin后达到平衡，测得压强为P。则v(H2)=____mol·L-1·min-1，平衡时的Kp=____。

（4）科研人员设计了甲烷燃料电池电解饱和食盐水装置如图所示，电池的电解质是掺杂了Y2O3与ZrO2的固体，可在高温下传导O2-。

①该电池工作时负极反应方程式为____。

②用该电池电解100mL饱和食盐水，若在两极产生的气体体积分别为V1L、V2L(标准状况)，且V1>V2，则电解所得溶液的c(OH-)=____mol·L-1(忽略气体溶解和溶液体积变化)。

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碳及其化合物在工农业生产和日常生活中有广泛的应用，对其研究具有重要意义。

回答下列问题：

（1）利用活性炭的___作用可去除水中的悬浮杂质。

（2）炭黑可以活化氧分子得到活化氧(O*)，活化氧可以快速将SO2氧化为SO3，其活化过程中的能量变化如图所示：

活化过程中有水时的活化能降低了___eV。在酸雨的形成过程中，炭黑起：___作用。

（3）已知：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　 ∆H，经测定不同温度下该反应的浓度平衡常数如下：

①该反应的△H___0(填“>”或“<")；250℃时，某时刻测得反应体系中c(CO)=0.4mol·L-1、c(H2)=0.4mol·L-1、c(CH3OH)=0.8mol·L-1，则此时v正__v逆(填“>”、“=”或“<”)。.

②某温度下，在2L刚性容器中，充入0.8molCO和1.6molH2，压强为p，tmin后达到平衡，测得压强为P。则v(H2)=____mol·L-1·min-1，平衡时的Kp=____。

（4）科研人员设计了甲烷燃料电池电解饱和食盐水装置如图所示，电池的电解质是掺杂了Y2O3与ZrO2的固体，可在高温下传导O2-。

①该电池工作时负极反应方程式为____。

②用该电池电解100mL饱和食盐水，若在两极产生的气体体积分别为V1L、V2L(标准状况)，且V1>V2，则电解所得溶液的c(OH-)=____mol·L-1(忽略气体溶解和溶液体积变化)。

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碳元素及其化合物与人类的生活、生产息息相关，请回答下列问题：

（1）自然界中的碳循环对人类的生存与发展具有重要意义。

①绿色植物的光合作用吸收CO2释放O2的过程可以描述为以下两步：

2CO2(g)+2H2O(l)+2C5H10O4(s) = 4(C3H6O3)+(s)+O2(g)+4e-   △H=+1360 kJ·mol-1

12(C3H6O3)+(s)+12e- = C6H12O6(s，葡萄糖)+6C5H10O4(s)+3O2(g) △H=-1200 kJ·mol-1

则绿色植物利用二氧化碳和水合成葡萄糖并放出氧气的热化学方程式为：_________________。

②溶洞的形成是石灰岩中的主要成分碳酸钙在一定条件下溶解和沉积形成，请站在活化能的角度解释溶洞形成过程极为缓慢的原因____________。

(2) 工业上碳及其化合物是重要的工业原料。

①以CO2、NaCl、NH3为原料制得Na2CO3是“侯氏制碱法”的重要步骤，相关物质的溶解度曲线如图所示，请写出常温下向饱和氯化钠溶液中先后通入足量的NH3、CO2发生反应的离子方程式：___。

常温常压下，在NaHCO3溶液中存在如下平衡：

HCO3-+H2OH2CO3+OH-　　 Kh=2.27×10-8

HCO3- CO32-+H+ Ka2=4.7×10-11

H2OH++OH- Kw=1.0×10-14

请用K定量解释NaHCO3溶液显碱性的原因：____________，在NaHCO3溶液中继续通入CO2，至溶液中n(HCO3-)：n(H2CO3)= ____________时溶液可以达中性。

②工业上可以利用甲醇制备氢气。

甲醇蒸汽重整法制备氢气的胡政尧反应为CH3OH(g) CO(g)+2H2(g),设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol的CH3OH(g)体系压强为p1，在一定条件下达到平衡时，体系压强为p2，且p2：p1=2.2，则该条件下CH3OH的平衡转化率为__________________。

工业上还可以利用甲醇部分氧化法制备氢气，在一定温度下以Ag/CeO2-ZnO为催化剂，原料气比例对反应选择性(选择性越大，表示生成的该物质越多)影响关系如图所示.则当

n(O2)/n(CH3OH)=0.25时，CH3OH与O2发生的主要反应方程式为__________；在制备H2时最好控制n(O2)/n(CH3OH)=________。

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在一定条件下，CO2可以合成一系列化工原料或燃料，在工农业生产中具有重大意义，根据以下合成过程，回答问题。

（1）目前工业上可用CO2生产甲醇燃料，反应的化学方程式为： CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，△H。

已知：

该反应△H=________KJ/mol。

（2）研究证明。用二氧化碳催化加氢来合成低碳烯烃，起始时以0．1MPa，n(H2)：n(CO2)=3：1的投料比充入反应器中，发生反应：2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)△H，不同温度下平衡时的四种气态物质的物质的量如图所示：

①对于气体反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作KP)，则该反应的KP= ________；

②曲线a表示的物质为H2，理由是________；

③为提高CO2的平衡转化率，除改变温度外，还可采取的措施是________(列举2项)．

④在强酸性电解质水溶液中，以惰性电极电解CO2可得到多种燃料，其原理如图所示，电解时，生成乙烯的电极反应式________。

（3）工业上利用CO2和NH3反应来制取尿素，反应2NH3+CO2 CO(NH2)2+H2O，在合成塔中不同氮碳比a[n(NH3)/n(CO2)]和水碳比b[n(H2O)/n(CO2)]时二氧化碳转化率(x)如图：

①b宜控制在________(填序号)范围内

A．0．6～0．7　　　　　 B．1～1．1　　　　 C．1．5～1．61；

②a宜控制在4．0左右，理由是________。

（4） 工业上利用CO2和CH3OH反应制取碳酸二甲酯，反应：CO2(g)+2CH3OH(g) CH3OOCOOCH3(g)+H2O(g)，在恒温、容积可变的密闭容器中加入1 mo1CO2， 2molCH3OH+CO2的转化率与反应时间关系如图所示，在反应过程中，若t1时容器体积为1000mL，则t2时容器体积V= ________ mL。

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碳、氮及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。请回答下列问题：

（1）用CH4 催化还原NOx 可以消除氮氧化物的污染。例如：

CH4(g) + 4NO2(g) = 4NO(g)＋CO2(g) + 2H2O(g)　 ΔH1＝－574 kJ·mol－1

CH4(g) + 4NO(g) = 2 N2(g)＋CO2(g) + 2H2O(g)　　 ΔH2

若2 mol CH4 还原NO2 至N2，整个过程中放出的热量为1734 kJ，则ΔH2＝　　　　　 ；

（2）据报道，科学家在一定条件下利用Fe2O3与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁。其反应如下： Fe2O3(s) + 3CH4(g) 2Fe(s) + 3CO(g) +6H2(g)　　 ΔH>0

① 若反应在5L的密闭容器中进行，1min后达到平衡，测得Fe2O3在反应中质量减少3.2g。则该段时间内CO的平均反应速率为 ________________ 。

② 若该反应在恒温恒压容器中进行，能表明该反应达到平衡状态的是_____(选填序号)

a．CH4的转化率等于CO的产率

b．混合气体的平均相对分子质量不变

c．v（CO）与v（H2）的比值不变

d．固体的总质量不变

③ 该反应达到平衡时某物理量随温度变化如图所示，当温度由T1升高到T2时，平衡常数KA　 ______KB（填“>”、“ <”或“=”）。纵坐标可以表示的物理量有哪些　　　　　　　　　　 。

a．H2的逆反应速率　　　　　　　　　　　　

b．CH4的的体积分数

c．混合气体的平均相对分子质量

（3）若往20mL 0.0lmol·L-l的弱酸HNO2溶液中逐滴加入一定浓度的烧碱溶液，测得混合溶液的温度变化如图所示，下列有关说法正确的是________

①该烧碱溶液的浓度为0.02mol·L-1

②该烧碱溶液的浓度为0.01mol·L-1

③ HNO2的电离平衡常数：b点>a点

④从b点到c点，混合溶液中一直存在：c(Na+)>c(NO2-)>c(OH)> c(H+)

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（14分）碳、氮及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。请回答下列问题：

（1）用CH4 催化还原NOx 可以消除氮氧化物的污染。例如：

CH4(g) + 4NO2(g) =4NO(g)＋CO2(g) + 2H2O(g)　 ΔH1＝－574 kJ·molˉ1

CH4(g) + 4NO(g) = 2N2(g)＋CO2(g) + 2H2O(g)　　 ΔH2

若2 mol CH4 还原NO2 至N2，整个过程中放出的热量为1734 kJ，则ΔH2＝　　　　　 ；

（2）据报道，科学家在一定条件下利用Fe2O3与甲烷反应可制取“纳米级”的金属铁。其反应为：Fe2O3(s) + 3CH4(g)2Fe(s) + 3CO(g) +6H2(g)　　 ⊿H>0

①若反应在5L的密闭容器中进行，1min后达到平衡，测得Fe2O3在反应中质量减少3.2g。则该段时间内CO的平均反应速率为________________。

②若该反应在恒温恒压容器中进行，能表明该反应达到平衡状态的是__________

A．CH4的转化率等于CO的产率 　　　　　

B．混合气体的平均相对分子质量不变

C．v（CO）与v（H2）的比值不变　　　　　

D．固体的总质量不变

③该反应达到平衡时某物理量随温度变化如图所示，当温度由T1升高到T2时，平衡常数KA　　 KB（填“>”、“<”或“=”）。纵坐标可以表示的物理量有哪些　　　　 。

A．H2的逆反应速率　　　　　　　　　　　　

B．CH4的的体积分数

C．混合气体的平均相对分子质量　　　　

D．CO的体积分数

（3）工业合成氨气需要的反应条件非常高且产量低，而一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+）实现氨的电化学合成，从而大大提高了氮气和氢气的转化率。电化学合成氨过程的总反应式为：N2＋3H22NH3，该过程中还原反应的方程式为　　　　　　　　　　　 。

（4）若往20mL 0.0lmol·L-l的弱酸HNO2溶液中逐滴加入一定浓度的烧碱溶液，测得混合溶液的温度变化如图所示，下列有关说法正确的是

①该烧碱溶液的浓度为0.02mol·L-1 　

②该烧碱溶液的浓度为0.01mol·L-1

③HNO2的电离平衡常数：b点>a点

④从b点到c点，混合溶液中一直存在：c(Na+)>c(NO)>c(OH)> c(H+)

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